JP3138094B2 - 高圧型吸収式冷凍機 - Google Patents

高圧型吸収式冷凍機

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、冷媒にアンモニアな
どを使用する高圧型吸収式冷凍機(吸収式冷温水機・吸
収式ヒートポンプを含む)に係わり、特に詳しくは不凝
縮ガス排出装置を備えた高圧型吸収式冷凍機に関する。
【0002】
【従来の技術】不凝縮ガス排出装置を備えた吸収式冷凍
機として、例えば図6に例示した構成の、冷媒にアンモ
ニアを用い、吸収液にアンモニア水溶液を用いる高圧型
吸収式冷凍機100が周知である。
【0003】図6において、1は吸収器、2はポンプ、
3は溶液熱交換器、4は発生器、5は冷媒凝縮熱交換
器、6は冷媒蒸発熱交換器、7は気液分離器、8は抽気
室、V1・V2は減圧器であり、
【0004】前記各機器は濃液管21・22・23、稀
液管31・32・33、冷媒管41・42・43・44
・45・46、抽気管51を介して接続され、冷媒のア
ンモニアと吸収液のアンモニア水溶液とがそれぞれ循環
可能となっている。また、吸収器1には、冷却水熱交換
器1Aが設けられている。
【0005】吸収液の循環を、吸収器1の底部に溜って
いる冷媒濃度の高い吸収液、すなわち濃液4aを起点と
して説明すると、
【0006】濃液4aは、ポンプ2の駆動力により、濃
液管21・22・溶液熱交換器3・濃液管23を経由し
て発生器4に流入する。発生器4は、バーナなどの加熱
手段4Aで加熱しているので、濃液4aに吸収されてい
る冷媒が蒸発して、冷媒濃度の低い高温の吸収液、すな
わち稀液4bと、冷媒蒸気5aとに分離する。
【0007】高温の稀液4bは、稀液管31・溶液熱交
換器3・稀液管32・減圧器V1・稀液管33を経由し
て吸収器1に戻って上方から散布され、後記の冷媒蒸発
熱交換器6から入ってくる冷媒蒸気5eを吸収して冷媒
濃度の高い前記濃液4aに戻り、吸収液の一巡を終える
という循環を繰り返すものである。
【0008】減圧器V1は、例えば減圧弁で構成してあ
り、稀液4bを減圧して吸収器1に与えるようになって
いる。
【0009】なお、前記溶液熱交換器3においては、低
温の濃液4aと高温の稀液4bとが熱交換するので、濃
液4aは温度が上昇し、稀液4bは温度が低下する。こ
のため、発生器4における熱量を節約することが可能で
ある。
【0010】次に、冷媒の循環を、吸収器1に流入した
冷媒蒸気5eを起点にして説明すると、この冷媒蒸気5
eは、前記吸収液の循環で説明したように、吸収器1内
に散布した稀液4bに吸収され、濃液4aの一部となっ
て、濃液管21・ポンプ2・濃液管22・溶液熱交換器
3・濃液管23を経由して発生器4に流入し、ここで蒸
発分離して冷媒蒸気5aになる。
【0011】冷媒蒸気5aは、冷媒管41を経由して、
冷媒凝縮熱交換器5に流入し、被加熱側5Aを通る熱操
作流体、例えば、水に熱を与えて放熱し、自身は凝縮し
て冷媒管42を通って気液分離器7に流入する。
【0012】気液分離器7では、前記冷媒凝縮熱交換器
5による放熱で凝縮した冷媒液5bと、その温度におけ
る冷媒分圧に相関した量の冷媒蒸気、および凝縮せず、
しかも冷媒液5bに殆ど溶解しない不凝縮ガスの混合ガ
ス6aとに分離する。
【0013】冷媒液5bは冷媒管43を経由して減圧器
V2に導かれ、気液分離器7の気相部7Aに溜った不凝
縮ガスと冷媒蒸気との混合ガス6aは抽気管51を通っ
て抽気室8に流入し、ここで冷媒管43と冷媒管45と
を連通して減圧弁などの減圧器V3を有した冷媒管46
を通って蒸発する冷媒の気化熱によって冷却され、この
冷却によっても凝縮することのない、機内で発生した水
素ガスや、大気中から侵入した窒素ガス・酸素ガスなど
の不凝縮ガスと冷媒蒸気との混合ガス6bを、例えば排
気弁8bなどによって機外に排出し、ここで凝縮した冷
媒液5cが、冷媒管47を経由して気液分離器7に戻る
ように連結している。
【0014】減圧器V2は、例えば減圧弁で構成してあ
り、冷媒液5b・5cの混合した冷媒液5dを冷媒管4
4を介して、減圧して冷媒蒸発熱交換器6に与え、冷媒
液5dが冷媒蒸発熱交換器6の被冷却側6Aを通る熱操
作流体、例えば、水から熱を奪って蒸発し、冷媒蒸気5
eになった後、冷媒管45を経由して吸収器1に戻り、
冷媒の一巡が終えるという循環を繰り返すものである。
【0015】なお、冷媒凝縮熱交換器5の被加熱側5A
に熱操作流体を与える管路71・72と、蒸発用熱交換
器6の被冷却側6Aに熱操作流体を与える管路73・7
4とに、目的の加熱・冷却を行う対象となる熱操作流
体、例えば、暖房用・冷房用の水などを与えるように構
成してある。
【0016】前記構成の高圧型吸収式冷凍機100にお
いて、管路71・72と放熱用熱交換器(図示せず)と
を直列に接続したものを通る第1の熱操作流体の循環路
と、管路73・74を通る第2の熱操作流体の循環路と
の2系統を設けて構成することにより、管路74から冷
水を供給し、または、管路74に直列に接続した吸熱用
熱交換器(図示せず)により冷房を行う構成が周知であ
る。
【0017】また、管路73・74と吸熱用熱交換器
(図示せず)を通る第1の熱操作流体の循環路と、管路
71・72を通る第2の熱操作流体の循環路との2系統
を設けて構成することにより、管路72から温水を供給
し、または、管路72に直列に接続した放熱用熱交換器
(図示せず)により暖房を行う構成が周知である。
【0018】また、溶液熱交換器3を省略した構成の高
圧型吸収式冷凍機もある。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】上記構成の高圧型吸収
式冷凍機100においては、抽気室8に導出した不凝縮
ガスと冷媒蒸気との混合ガス6bを、冷媒管46を通っ
て蒸発する冷媒の気化熱で冷却しているので、冷媒の蒸
発温度が吸収器1の圧力によって大きく左右される。こ
のため、排気ガス中の不凝縮ガスと残留アンモニア蒸気
との比率、すなわち抽気効率が一定しないと云う問題点
があった。また、アンモニアには毒性と共に可燃性があ
るので、排気する不凝縮ガス中にアンモニアが残留して
いると、処分が困難であると云う問題点もあり、これら
の解決が課題とされていた。
【0020】
【課題を解決するための手段】この発明は、前記した従
来技術の課題を解決するためになされたもので、吸収器
・発生器・冷媒凝縮熱交換器・気液分離器・減圧器・冷
媒蒸発熱交換器などにより冷媒が循環する冷媒循環路
と、前記発生器・前記吸収器などにより前記冷媒を吸収
した吸収液が循環する吸収液循環路とを有し、前記冷媒
凝縮熱交換器と前記冷媒蒸発熱交換器とにより所要の熱
操作流体を加熱・冷却する運転を冷媒にアンモニアなど
を用いて行う高圧型吸収式冷凍機において、冷媒凝縮熱
交換器と冷媒蒸発熱交換器との間に設けた気液分離器の
気相部と連通して電子冷却装置を備えた抽気室を設け、
抽気室の底部と冷媒循環路の液循環部分とを冷媒液戻し
管により接続したことを特徴とする高圧型吸収式冷凍機
を提供し、前記従来技術の課題を解決するものである。
【0021】
【作用】十分な水頭圧が確保できるように抽気室の設置
高さを調節することにより、抽気室で冷却され、その底
に溜まった冷媒液は冷媒液戻し管を介して冷媒循環路の
液循環部分に戻されるので、吸収液に臭化リチウムを使
用し、冷媒に水を使用する低圧型吸収式冷凍機の場合よ
り気液分離器で冷媒液から分離される冷媒蒸気と不凝縮
ガスとの混合ガスの量は遥かに多いが、抽気管を介して
気液分離器から抽気室への前記混合ガスの流入が妨げら
れることはない。
【0022】そして、抽気室は、吸収器の圧力とは関係
なく電子冷却装置によって所定温度に冷却されるので、
不凝縮ガスと共に抽気室に導出された冷媒のアンモニア
などは確実に凝縮し、冷媒液戻し管を介して冷媒循環路
の液循環部分に戻される。
【0023】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1〜図5に基づい
て説明する。これらの図において図6の符号と同一符号
で示した部分は、図6によって説明したものと同一の機
能を持つ部分である。
【0024】〔実施例1〕 図1に例示した高圧型吸収式冷凍機200は、図6に例
示した高圧型吸収式冷凍機100と同様、抽気室8が、
抽気管51を介して気液分離器7の気相部7Aと、冷媒
管47を介して冷媒管43とに連通しており、このよう
に設けた抽気室8に、電子冷却装置8Aを設置したもの
である。
【0025】電子冷却器8Aは、例えばペルチェ素子な
どからなり、これは図3に例示したようにN型半導体8
A1・P型半導体8A2を導体8A3で接続したものに
直流電流を流すことにより、前記半導体の両端に温度差
ΔTが生じる効果を利用したものである。なお、符号8
A4は直流電源である。
【0026】具体的には、図4のように多数のN型半導
体8A1・P型半導体8A2を交互に配列し、この両側
に電気絶縁体であるセラミック8A5を配置するなどし
て、堅固に固定して使用されるものであり、小型化が可
能であって、所要の温度に容易に冷却することができ
る。
【0027】したがって、この電子冷却装置8Aを備え
た抽気室8においては、吸収器1の圧力とは関係なく所
望の温度に冷却可能である。このため、気液分離器7の
気相部7Aから抽気管51を介して導出される不凝縮ガ
スと冷媒蒸気との混合ガス6aは、常に効果的に冷却さ
れ、冷媒の殆どは凝縮して冷媒液5cとなり、冷媒管4
7を介して冷媒管43に戻される。この結果、抽気室8
の不凝縮ガス分圧を高めることができ、抽気効率をほぼ
一定に保つことができる。また、冷媒は、抽気室8の不
凝縮ガス6cの中には殆ど残留することがないので、ア
ンモニアを冷媒に使用しても、抽気室8から不凝縮ガス
と一緒に流出するアンモニアの量を極く僅かに抑えるこ
とができる。また、図1に示したように冷媒管47を減
圧器V2の上流の冷媒管43に接続する場合には、抽気
室8の冷媒液をスムーズに流すため、抽気室8の設置高
さを調節して水頭圧を確保する。
【0028】〔第2実施例〕 図2に例示した高圧型吸収式冷凍機300は、前記実施
例1の高圧型吸収式冷凍機200の吸収器1に、前記構
成の抽気室8をさらに設置したものであり、吸収器1内
から抽気管52を介して導入したガスを電子冷却装置8
Aが冷却し、これで凝縮した冷媒液5fを冷媒管48を
介して吸収器1に戻し、この冷却で凝縮することのない
不凝縮ガス6dを排気弁8bなどによって機外に排出す
るようになっている。また、抽気室8の冷媒液5cを減
圧器V4を途中に有した冷媒管47で減圧器V2の下流
側冷媒管44に戻すようにしている。
【0029】このため、この高圧型吸収式冷凍機300
においては、吸収器1で発生した不凝縮ガス6dも効果
的に分離排出されるので、不凝縮ガス分圧が低下し、冷
媒の吸収・蒸発がスムースに行われ、冷凍運転が順調に
行われる。
【0030】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨を逸脱し
ない範囲で適宜の変形実施が可能である。
【0031】例えば、図5に例示したように、ガスを吸
着することのできる、活性炭・ゼオライトなどで構成す
る吸着剤8Bを通して、抽気室8の不凝縮ガスを排出す
る構成にすることができる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、吸収器・
発生器・冷媒凝縮熱交換器・気液分離器・減圧器・冷媒
蒸発熱交換器などにより冷媒が循環する冷媒循環路と、
前記発生器・前記吸収器などにより前記冷媒を吸収した
吸収液が循環する吸収液循環路とを有し、前記冷媒凝縮
熱交換器と前記冷媒蒸発熱交換器とにより所要の熱操作
流体を加熱・冷却する運転を冷媒にアンモニアなどを用
いて行う高圧型吸収式冷凍機において、冷媒凝縮熱交換
器と冷媒蒸発熱交換器との間に設けた気液分離器の気相
部と連通して電子冷却装置を備えた抽気室を設け、抽気
室の底部と冷媒循環路の液循環部分とを冷媒液戻し管に
より接続したことを特徴とする高圧型吸収式冷凍機であ
るので、
【0033】十分な水頭圧が確保できるように抽気室の
設置高さを調節することにより、抽気室で冷却され、そ
の底に溜まった冷媒液は冷媒液戻し管を介して冷媒循環
路の液循環部分に戻されるので、吸収液に臭化リチウム
を使用し、冷媒に水を使用する低圧型吸収式冷凍機の場
合より気液分離器で冷媒液から分離される冷媒蒸気と不
凝縮ガスとの混合ガスの量は遥かに多いが、抽気管を介
して気液分離器から抽気室への前記混合ガスの流入が妨
げられることはない。
【0034】そして、抽気室は、吸収器の圧力とは関係
なく電子冷却装置によって所定温度に冷却されるので、
不凝縮ガスと共に抽気室に導出された冷媒のアンモニア
などは確実に凝縮し、冷媒液戻し管を介して冷媒循環路
の液循環部分に戻される。
【0035】このため、冷媒のアンモニアなどは殆ど排
気されることがないので、極めて高い安全性が確保で
き、同時に機内で発生し、凝縮することのない水素ガス
などの不凝縮ガスの排出を効率よく行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の説明図である。
【図2】第1実施例の説明図である。
【図3】電子冷却装置の原理を説明した図である。
【図4】電子冷却装置の具体的構造を説明した図であ
る。
【図5】抽気装置の変形実施の説明図である。
【図6】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
1 吸収器 1A 冷却水熱交換器 2 ポンプ 3 溶液熱交換器 4 発生器 4A 加熱手段 5 冷媒凝縮熱交換器 5A 被加熱側 6 冷媒蒸発熱交換器 6A 被加熱側 7 気液分離器 7A 気相部 71・72・73・74 管路 8 抽気室 8A 電子冷却装置 8A1 N型半導体 8A2 P型半導体 8A3 導体 8A4 直流電源 8A5 セラミック 8B 吸着剤 8b 排気弁 21・22・23 濃液管 31・32・33 稀液管 41・42・43・44・45・46・47・48 冷
媒管 51・52・53・54 抽気管 4a 濃液 4b 稀液 5a 冷媒蒸気 5b・5c・5d 冷媒液 5e 冷媒蒸気 5f 冷媒液 6a・6b 混合ガス 6c・6d 不凝縮ガス V1・V2・V3・V4 減圧器 100・200・300 高圧型吸収式冷凍機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−252879(JP,A) 実開 平2−64858(JP,U) 実公 昭35−2974(JP,Y1) 実公 昭43−27716(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 43/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸収器・発生器・冷媒凝縮熱交換器・気
    液分離器・減圧器・冷媒蒸発熱交換器などにより冷媒が
    循環する冷媒循環路と、前記発生器・前記吸収器などに
    より前記冷媒を吸収した吸収液が循環する吸収液循環路
    とを有し、前記冷媒凝縮熱交換器と前記冷媒蒸発熱交換
    器とにより所要の熱操作流体を加熱・冷却する運転を冷
    媒にアンモニアなどを用いて行う高圧型吸収式冷凍機に
    おいて、冷媒凝縮熱交換器と冷媒蒸発熱交換器との間に
    設けた気液分離器の気相部と連通して電子冷却装置を備
    えた抽気室を設け、抽気室の底部と冷媒循環路の液循環
    部分とを冷媒液戻し管により接続したことを特徴とする
    高圧型吸収式冷凍機。
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